麻省總醫(yī)院（MGH）的一個(gè)研究小組報(bào)告說(shuō)，近年來(lái)開發(fā)的幾種CRISPR堿基編輯器（靶向單個(gè)DNA堿基）會(huì)導(dǎo)致靶標(biāo)DNA以外，RNA的大范圍脫靶效應(yīng)。同時(shí)這一研究小組也研發(fā)了一種工程化新堿基編輯器，能顯著降低RNA編輯的發(fā)生率，提高靶標(biāo)DNA編輯的精確度。

這一研究成果公布在4月17日的Nature雜志上。

“大多數(shù)關(guān)于脫靶基因編輯的調(diào)查都集中在DNA上，但我們發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)也可以誘導(dǎo)大量的RNA改變，”文章通訊作者，MGH病理學(xué)系J. Keith Joung博士說(shuō)，“這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)分析基因編輯在細(xì)胞中的意外脫靶效應(yīng)時(shí)，不僅要考慮遺傳改變，在這篇文章中，我們通過(guò)構(gòu)建選擇性減少脫靶RNA編輯的突變，來(lái)減少脫靶效應(yīng)，同時(shí)保留預(yù)期的靶向DNA活性?！?/p>

與CRISPR-Cas基因編輯核酸酶（誘導(dǎo)靶向雙鏈DNA斷裂，進(jìn)行遺傳改變）相反，CRISPR堿基編輯器能夠改變DNA鏈中單個(gè)核苷酸，且不會(huì)誘導(dǎo)斷裂。Joung解釋說(shuō)，可以將CRISPR-Cas核酸酶比作分子剪刀，而堿基編輯則可以比作一支鉛筆。

融合蛋白利用經(jīng)修飾的CRISPR-Cas指導(dǎo)靶標(biāo)位點(diǎn)，堿基編輯則采用稱為脫氨酶的酶來(lái)修飾特定的核苷酸，誘導(dǎo)特定DNA發(fā)生變化，例如，將胞嘧啶變?yōu)樾叵汆奏ぁ?/p>

雖然大多數(shù)研究人員都專注于堿基編輯器的DNA編輯活性，但最常用的胞嘧啶-胸腺嘧啶編輯器中的脫氨酶最初是因其修飾RNA的能力而被鑒定的。因此MGH的研究人員開始調(diào)查它是否可能誘導(dǎo)脫靶RNA效應(yīng)。

結(jié)果表明，肝臟和胚胎腎細(xì)胞系中的實(shí)驗(yàn)證明雖然他們測(cè)試的常用編輯器在靶標(biāo)DNA位點(diǎn)誘導(dǎo)了有效編輯，但也導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)錄組中數(shù)萬(wàn)個(gè)胞嘧啶-尿嘧啶發(fā)生編輯。而且當(dāng)研究人員測(cè)試一種較新的腺嘌呤靶向堿基編輯時(shí)，他們也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。

為了減少這種可能性，MGH的研究人員篩選了16個(gè)改良后的編輯器，發(fā)現(xiàn)了兩種與原始版本同樣具有有效誘導(dǎo)靶向DNA效應(yīng)，又能顯著減少RNA編輯的編輯器。實(shí)際上，這些SECURE（SElective Curbing of Unwanted RNA Editing）甚至比未改變的脫氨酶更精確地誘導(dǎo)所需的DNA編輯。

文章作者，Julian Grünewald說(shuō)，“我們也很高興看到我們可以通過(guò)SECURE堿基編輯器變體大幅減少那些不必要的RNA編輯。”

Joung表示，下一步他們將會(huì)調(diào)查這些RNA效應(yīng)對(duì)CRISPR堿基編輯在實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用的潛在影響。

“我們發(fā)現(xiàn)，在一種人類細(xì)胞系中應(yīng)用胞嘧啶堿基編輯器，會(huì)對(duì)細(xì)胞活力產(chǎn)生影響，而SECURE則不會(huì)?！?/p>

“我們目前正在嘗試設(shè)計(jì)SECURE腺嘌呤堿基編輯器，我們的目標(biāo)是生成一套堿基編輯器，最小化RNA編輯，可用于研究和治療應(yīng)用?！?/p>

編碼SECURE堿基編輯器的質(zhì)?？梢圆榭?a target="_blank" rel="noopener">http://www.addgene.org/crispr-cas.

來(lái)源：生物通